Familia Do Boro

Introdução

O grupo 13/IIIA é o primeiro grupo do bloco p. Seus membros têm configuração eletrônica ns2np1, logo, espera-se que seu número de oxidação máximo seja +3. Os números de oxidação de B e Al são +3 na maior parte de seus compostos. Entretanto, os elementos mais pesados do grupo são mais propensos a reter os elétrons s (efeito do par inerte); logo, o número de oxidação +1 passa a ser cada vez mais importante de cima para baixo no grupo. Os compostos de tálio (I) são tão comuns como os compostos de tálio (III).

Existem alguns pontos de semelhanças entre os elementos deste grupo. Porém em geral os elementos apresentam uma variedade de propriedades e alguns contrastes. Indo do boro para o tálio encontraremos uma mudança das propriedades semimetálicas para metálicas, de óxidos ácidos para anfóteros e básicos, de haletos onde a ligação é covalente para haletos com caráter iônico. Esses contrastes nas propriedades químicas dos elementos de uma mesma família também ocorrem nos grupos IV e V, e em alguma extensão no grupo VI.

Os elementos desta família são o Boro (B), Alumínio (Al), Gálio (Ga), Índio (In), Tálio (Tl), Ununtrio (Uut). O boro é um não-metal e forma sempre ligações covalentes, normalmente são três, utilizando orbitais híbridos sp2, com ângulos de 120º entre si. Os outros elementos do grupo formam compostos trivalentes, sendo mais metálicos e iônicos que o boro. São metais moderadamente reativos. Seus compostos estão no limite entre aqueles com caráter iônico e covalente.

Os raios atômicos não aumentam regularmente de cima para baixo dentro do grupo. Deve-se considerar que os raios no boro e no gálio são estimados, como sendo a metade da distância de aproximação. Os raios iônicos de X3+ aumentam de cima para baixo dentro do grupo.

A natureza eletropositiva desses elementos cresce do boro para o alumínio, segundo a tendência normal associada ao aumento de tamanho, e a seguir decresce do alumínio para o tálio. Os três últimos elementos desse grupo têm menor tendência em perder elétrons por causa da blindagem ineficiente proporcionada pelos elétrons d. Os valores das energias de ionização não decrescem regularmente dentro do grupo. O decréscimo do boro para o alumínio corresponde ao comportamento esperado descendo-se pelo grupo, associado ao aumento de tamanho. A blindagem ineficiente oferecida pelos elétrons d influenciam os valores dos demais elementos da família.

A fonte principal de boro na natureza é constituída pelos depósitos de bórax, Na2B4O7. 10H2O. A obtenção do elemento puro a partir desse composto é difícil. Um método usado é a conversão do bórax ao óxido B2O3, que é então reduzido com magnésio. Esse processo conduz elemento com baixa pureza, visto que a redução do óxido nunca é completa. A redução do tricloreto de boro com hidrogênio dá um produto de melhor qualidade , porém esse processo é pouco adequado para a produção do elemento em quantidade.

O alumínio é o metal mais abundante na crosta terrestre e é obtido em alta pureza pela redução eletrolítica de seu óxido. Em contraste, o gálio, o índio e tálio são bastante raros, e são obtidos apenas com subprodutos na produção de outros metais mais importantes, como o alumínio, zinco, cádmio e o chumbo.

Com exceção do boro, os elementos do grupo III não apresentam pontos de fusão excepcionalmente altos; pelo contrário, o gálio se funde a 30º C. Em virtude do grande intervalo entre seus pontos de fusão e ebulição, o gálio algumas vezes é usado como líquido termométrico.

Boro

Origem do nome: Do mineral bórax, 'borato de sódio hidratado'

Nome em inglês: Boron

Descoberto por: Joseph L. Gay Lussac / 1808

Número atômico: 5

Massa atômica: 10,811

Camadas: 2,3

Orbital: 2p1

Raio covalente: 0,82 Å

Raio iônico: 0,20E+3

Raio atômico: 0,98 Å

Volume:atômico: 4,6 cm³/mol

Configuração eletrônica: 1s2,2s2,2p1

Fusão: 2300 °C

Ebulição: 2550 °C

Densidade:

Eletronegatividade:

Estado á C.N.T.P: Sólido

Densidade: 2,34 g/cm³

Eletronegatividade: 2,04

Condutividade elétrica: 0,05E-10 E6/ohms/m

Origem: Natural

1° energia de ionização: 8,298 V

O boro não é encontrado livre na natureza, mas em jazidas relacionadas a atividades vulcânicas, sob a forma de boratos de cálcio, sódio e magnésio. Cerca de 90% da produção mundial de borato provêm das jazidas da Califórnia (USA). Na América do Sul, os boratos são encontrados em áreas desérticas do Peru, Chile, Bolívia e Argentina. Seus minerais são o bórax, a kermita, a ulexita, a boracita, a sassolita e a priceita.

O bórax, composto mais importante do boro, é conhecido e utilizado desde os tempos antigos para produzir vidros e vitrificações de peças. No entanto, o elemento só foi isolado no século XVIII. O tetraborato de sódio (Na2B4O7) existe na natureza sob a forma de tincal (mineral monoclínico, borato de sódio hidratado), que contém em média 55% de bórax (tetraborato de sódio decaidratado, Na2B4O7.10H2O). Habitualmente, obtém-se o bórax sob a forma de cristais incolores, ligeiramente solúvel em água fria e mais solúvel em água quente, sendo suas soluções alcalinas.

O bórax fundido dissolve alguns óxidos metálicos, formando compostos de coloração definida; é usado em química analítica nos ensaios de pérola de bórax. Usam-se grandes quantidades de bórax na fabricação de esmaltes, vidrados, vidros ópticos; na fabricação de sabão e de óleos secantes; para enrijecer pavios de vela; como agente de branqueamento e engomagem em lavanderia; para acetinar papel, baralhos etc; na fabricação de vernizes, com a caseína; em soldagem, como fundente; e como anti-séptico.

Os bórax têm grande importância como aditivo em misturas combustíveis de alta potência. No Brasil não são conhecidas jazidas de boratos, mas ocorreram borossilicatos, na formação das turmalinas;